储能模块和系统的制作方法
储能模块和系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种储能t旲块、包括这种储能t旲块的储能系统以及相应的制造方法。
【背景技术】
[0002]电和混合动力车辆最近在全世界的道路上变得更司空见惯了。它们的共同点是它们全部要求巨大和强大的可充电储能例如电池组。在大多数这种电池中，若干电池元被堆叠在一起以形成足以为车辆提供能量从而例如行驶数十公里的电池电源。电池元在大多数情形下与共同框架或罩机械地固定在一起以形成便利地安装在车辆内的单个单元。此外，为驾驶电或混合能量提供充分动力的电池的尺寸相对较大，藉此电池元倾向于被紧密地包装从而减少电池的尺寸。
[0003]然而，当运行时，高能量的电池组也产生大量的热。因此，需要适宜的冷却系统将热量输送离开电池元以免电池元或电池的其它部分由于过热而损坏。热量例如可被穿过与电池元热接触的冷却系统的液体冷却剂输送远离电池元。可选地或额外地，可通过气冷系统获得冷却。
[0004]电池组典型地包括保持在一起的若干堆叠的电池元(battery cells)以形成单元。典型地，包括电池元和冷却系统的若干模块形成并随后安装在一起。所述安装不仅仅意味着将模块或电池元保持在一起，而是防止随后操作之后电池元的膨胀。
[0005]US 2012/0156537公开了电池组的一个示例。电池组具有与常见方向平行地堆叠的电池元。电池元的堆叠形成电池块并且被穿过堆叠配置的形为螺杆和螺母的张紧装置保持在一起。若干电池块由被配置穿过从电池块突出的突舌的通孔的螺栓机械地保持在一起。然而，这种配置包括相对较多的部件并且不能进一步充分地防止电池元膨胀同时保持电池元所需的冷却。
[0006]因此，期望提供带有更有效组件的储能装置而不损失能量储存的性能。
【发明内容】
[0007]考虑到以上所述，本发明的一个基本目的是提供改进的储能装置，其包括更少的零件并且比现有技术已知的更容易组装。
[0008]根据第一方面，它因此提供了一种储能模块，包括:
[0009]储能电池单元；
[0010]沿纵向与所述储能电池单元堆叠在一起的冷却板单元，所述冷却板单元与所述储能电池单元热接触；以及
[0011]穿过所述每个储能电池单元和所述冷却板单元的通孔配置的第一细长保持元件，所述第一细长保持元件沿所述第一细长保持元件的伸长方向具有通孔，所述第一细长保持元件的所述通孔适于容纳第二保持元件，所述第一细长保持元件包括具有尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸的第一端部，
[0012]其中所述第一细长保持元件包括变形的第二端部，第二端部具有的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的尺寸，所述第一细长保持元件被配置为保持所述储能模块上沿所述纵向的压力以便保持所述热接触。
[0013]根据本发明，第一细长保持元件可被配置为保持冷却板单元与储能电池单元之间充分的热接触。储能电池单元可包括用于储能以提供电能的储能电池。第一保持元件所穿过的通孔是冷却板单元和储能电池单元的透视孔。因此，储能电池单元和冷却板单元均可包括沿纵向的通孔。通孔是穿过储能电池单元的部分自然形成的，不是必须穿过包括储能电池自身的部分。因此，储能电池可保持原样。
[0014]冷却板可包括用于输送冷却介质(例如液体如水，或空气)的通道或管从而热量可被输送远离储能电池。
[0015]此外，第一保持元件的端部可使得它们比第一细长保持元件的相邻部分的尺寸更大。
[0016]本发明基于这种认识:通过使得穿过包括储能电池的模块的保持元件具有通孔，可能以更少数目的零件实现储能电池的预张力和包括这种储能电池的若干储能模块的装配。此外，应该了解到因此也有利于包括若干储能模块的储能系统的制造。例如，可穿过第一保持元件的通孔配置用于相对于彼此固定多个模块的第二保持元件。藉此，关于预张力并因此例如防止储能电池单元的膨胀以及关于将两个模块彼此固定，可使用储能电池单元和冷却板单元的相同通孔。因此，需要更少的零件以用于预拉紧和模块的固定。此外，更空间有效的(从而要求更小的空间)储能模块是可能的。
[0017]第一细长保持元件可沿纵向延伸储能模块的整个长度。此外，第一保持元件的通孔可沿纵向延伸穿过整个储能模块。
[0018]根据本发明的实施例，变形端部具有的尺寸可大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的开口的尺寸，因此可防止所述变形端部穿过所述储能模块的所述开口。因此，可防止第一保持元件穿过所述通孔的开口以使得第一保持元件的至少一部分突出到通孔外部。因此，储能模块的简化安装是可能的。例如，通过便于进出第一保持元件的端部，可使得冷却板单元与储能电池单元之间能够热接触。
[0019]第一细长保持元件可有利地为管状。因此，端部可更容易变形。此外，更对称的变形是可能的从而使得能够极大差异地形成第二保持元件。
[0020]根据本发明的第二方面，提供了包括根据第一方面的两个储能模块的储能系统，所述储能模块沿纵向堆叠；以及
[0021]穿过所述两个储能模块中每个的所述第一细长保持元件的所述通孔配置的第二保持元件，所述第二保持元件被配置为保持所述储能模块沿所述纵向的相对位置。
[0022]因此，第二保持元件沿纵向延伸穿过第一保持元件的通孔。因此，第一和第二保持元件可同轴地配置。此外，第一和第二保持元件的配置有利地能够使用第二保持元件组装和相对于彼此固定两个已预拉紧(通过第一保持元件)的模块。
[0023]要注意，预拉紧储能模块的数量可为两个以上，例如储能系统中可能包括4-8个模块。
[0024]储能系统可有利地配置为车辆例如电或混合小汽车或卡车中的储能系统。
[0025]第二保持元件可被配置为从储能模块的第一端部沿纵向延伸至第二端部。因此，第二保持元件沿纵向延伸穿过堆叠的整个长度。
[0026]根据本发明的实施例，可在堆叠的第一端部处配置端板，其中第二保持元件被配置为穿过端板的通孔，并且其中第二保持元件被配置为经由端板将力施加于储能模块。藉此，力可被更均匀地施加于储能电池单元或冷却板单元的表面上。此外，端板可为储能模块提供物理保护。
[0027]进一步有利地是将第二端板配置在储能模块堆叠的端部处，相对于堆叠与第一端板相对。
[0028]此外，第二保持元件优选为销-螺栓。
[0029]本发明该第二方面的其它效果和特征基本上类似于如上所述与本发明第一方面有关的那些。
[0030]根据本发明的第三方面，提供了用于制造包括储能模块的储能系统的方法，储能模块包括:
[0031]储能电池单元；
[0032]与储能电池单元沿纵向堆叠在一起的冷却板单元，冷却板单元与储能电池单元热接触；
[0033]其中所述方法包括如下步骤:
[0034]沿纵向穿过储能电池单元和冷却板单元中每个的通孔配置第一细长保持元件，第一细长保持元件包括尺寸大于储能电池单元或冷却板单元的通孔尺寸的第一端部，第一细长保持元件具有沿第一细长保持元件的伸长方向的通孔，
[0035]沿纵向在储能模块上施加力从而保持储能电池单元与冷却板单元之间的接触；并且
[0036]当施加力时，使得第一细长保持元件的第二端部变形从而所述第二端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸，其中通过所述第一细长保持元件的所述第一和第二端部保持所述储能电池单元与所述冷却板单元之间的所述接 触。
[0037]根据本发明的实施例，施加于储能模块的力也可被施加于第一细长保持元件从而使得第一细长保持元件的第二端部变形。
[0038]变形可为由施加力所致的第二端部外周缘的扩大，所述周缘在垂直于第一细长保持元件伸长方向的平面截面内。
[0039]根据本发明的实施例，所述方法进一步包括如下步骤:
[0040]沿纵向堆叠两个储能模块；并且
[0041]穿过两个储能模块中每个的第一细长保持元件的通孔配置第二保持元件，第二保持元件被配置为沿纵向在储能模块上施加第二力以保持储能模块的相对位置。
[0042]根据本发明的实施例，所述方法进一步包括如下步骤:
[0043]在堆叠的第一端部处配置端板，并且
[0044]穿过端板的通孔配置第二保持元件，其中第二保持元件被配置为经由端板将力施加于储能模块。
[0045]本发明该第三方面的其它效果和特征基本上类似于如上所述与本发明第一和第二方面有关的那些。
[0046]当研究所附权利要求和以下描述后，本发明的更多特征和优点将更为清楚。本领域技术人员认识到，本发明的不同特征可被组合以形成除了下文中所述的那些之外的实施例而不脱离本发明的范围。
【附图说明】
[0047]现在将参照示出本发明当前优选实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中:
[0048]图1示出本发明实施例的示例应用；
[0049]图2a是本发明示例实施例的分解图；
[0050]图2b是图2a实施例的透视图；
[0051 ] 图3是本发明示例实施例的分解图；
[0052]图4a是示出根据本发明实施例的方法步骤的流程图；并且
[0053]图4b示意性地示出使得第一保持元件的端部变形。
【具体实施方式】
[0054]在以下描述中，主要参照配置在形为小汽车的电动车辆中用于蓄能的蓄能罩描述本发明。然而，本发明可应用于任何类型的电动车辆，例如卡车、铲车、小船等等。
[0055]图1示出包括储能系统102的电动车辆100。储能系统102被构造为提供操作电动车辆100的动力。电动车辆100被示为电动汽车，但任何其它车辆例如卡车或铲车是适宜的。该电动车辆的储能系统102包括根据本发明示例实施例的储能模块。
[0056]图2a示出根据本发明实施例的储能模块200的分解图。储能模块200包括储能电池单元204和冷却板单元202 (在该特定示例实施例中具有两个冷却板单元，均被编号为202)。冷却板单元202与储能电池单元204沿纵向206堆叠在一起。保持冷却板单元202与储能电池单元204热接触以便使储能电池单元204散热。储能电池单元204和冷却板单元202均具有沿纵向206的通孔208。在该特定示例实施例中，每个冷却板202和储能电池单元204具有四个通孔208，分别位于各个单元202、204的每个拐角内。储能模块200还包括第一细长保持元件210。在所示的示例实施例中，具有穿过每个通孔208配置的保持元件210。第一细长保持元件210被配置为维持储能模块200上沿纵向的压力从而在冷却板单元202与储能电池单元204之间获得良好的热接触。此外，第一保持元件210确保储能电池单元的充分预张力从而防止电池元膨胀。
[0057]此外，从第一保持元件210的放大图可清楚地看出，在第一细长保持元件210内沿保持元件210的伸长方向具有通孔212 (例如透视孔)。第一保持元件的通孔212适于容纳第二保持元件，这将参照图3进行说明。此外，第一保持元件210可有利地为管状。此外，第一细长保持元件具有平行于纵向209的伸长方向209。
[0058]第一细长保持元件210的第一端部214具有比至少一个储能电池单元204或冷却板单元202中至少一个的通孔208的尺寸更大的尺寸。在该特定示例中，第一细长保持元件210具有比冷却板单元202的通孔208更大的尺寸。因此，防止了第一细长保持元件210的第一端部214穿过冷却板单元202的通孔208。
[0059]此外，具有第一保持元件210的第二端部216’。可通过在第二端部216’上施加压力使得第二端部216’变形以获得例如管状第一保持元件210 (类似于所示的第一端部214)的“扩口(upset)”，也就是说，在变形之后，第二端部216可具有大于通孔208的开口尺寸的尺寸(例如直径)。第二端部216的变形使得沿第二端部216的周缘形成凸缘类型的变形。第二端部216的变形如图4b示意性地示出。组装的储能模块200如图2b所示，例如示出变形的第二端部216，其它附图标记对应于图2a的附图标记。使用保持元件的变形端部216，可避免用于实现储能电池单元204的预张力(因此防止膨胀)的额外部件。因此节省了储能电池单元204与冷却板单元202之间的空间。例如，可避免螺母或螺栓实现模块200的该目的。
[0060]在如图2a_b所示的上述示例实施例中，储能电池单元204可为带有支撑电池元自身的适宜框架的电池元。此外，带有两个端部214、216’的第一保持元件210可一体地形成。可选地，带有变形的第二端部216’的第一保持元件210可形成为单件并且第一端部可以其它方式实现(例如用螺母)。冷却板单元202可包括用于冷却剂例如液体或任何其它冷却介质流动的通道管。
[0061]图3示出根据本发明实施例的示例储能系统300。储能系统300包括如图2b所示的两个储能模块200。与图2a-b中的附图标记相比，类似的附图标记涉及图3中类似的元件。在图3中，两个储能模块200沿纵向206堆叠。为了维持模块200相对于彼此的相对位置，穿过两个储能模块200的每个第一保持元件210的通孔212配置第二保持元件302。当然，第二保持元件302也可配置为穿过储能电池单元204和冷却板单元202的通孔208。
[0062]在图3所示的示例储能系统中，第二保持元件302为带有螺纹304的销-螺栓形式。销-螺栓(从而第二保持元件302)沿纵向206从模块200堆叠的第一端部延伸至第二端部。销-螺栓被螺母306紧固以便固定模块200的相对位置。第二保持元件302的另一个示例是金属线。因此，本发明不局限于使用销-螺栓作为第二保持元件302。
[0063]此外，可具有配置在模块堆叠的端部处的端板308。端板308包括通孔310使得第二保持元件302可被插入穿过端板。这样，第二保持元件可被配置为经由端板将力施加于储能模块200以维持模块200的相对位置。此外，可具有配置在模块200堆叠沿纵向206相对于第一端板308位置的相反侧上的第二端板309。端板308、309有助于保持机械稳定的储能系统300。如图3所示，端板308、309与模块200堆叠在一起。还要注意，在储能模块被组装在一起之前，第二端部216变形从而形成储能模块200，如图2b所示。
[0064]图4a_b示出用于根据本发明实施例的制造示例储能系统300的方法步骤。从如图2a-b所示包括至少一个储能电池204单元和至少一个冷却板单元202的储能模块200开始，穿过储能电池单元204和冷却板单元202的通孔208配置S402第一保持元件210。如图2a-b所示，第一保持元件210包括大于前述通孔208的第一端部214。在随后的步骤S404中，力沿纵向206被施加于储能模块200上。这样，保持了储能电池单元204与冷却板单元202之间的接触。随后在步骤S406中，当施加力时，第二端部216’变形以使第二端部扩大从而 不能穿过储能电池单元204和/或冷却板单元202的通孔208。因此，通过第一细长保持兀件210的弟一?而部214和弟一而部216保持了储能电池单兀204与冷却板单兀202之间的接触(从而热接触)。例如，如图4b所示，通过沿第一保持元件210的纵向施加力400，第二端部216’可变形为变形的第二端部216。
[0065]在某些示例实施例中，第二端部216’在相同的步骤中变形，或至少通过将力施加于模块200的步骤中的相同的力施加工具而变形。换句话说，当通过施加力保持冷却板单元与储能电池单元之间的热接触时，第二端部216’在相同的步骤中变形。
[0066]类似于参照图2a_b所述的，第二端部的变形可为导致第二端部的外周缘扩大的变形，如图4a所示。由于节省了储能模块之间的空间，这种类型的变形(“扩口”变形)是有利的，并且消除了对用于将模块保持在一起的螺母的需要(即需要更少的零件)。此外，变形可为围绕第一保持元件端部的凸缘类型变形。
[0067]在另一步骤S408中，两个储能模块200沿纵向206堆叠。可选地，在步骤S410中，端板308、309沿纵向配置在堆叠的相反端部上。因此端板308、309也与模块200堆叠在一起。在随后的步骤S412中，第二保持元件302配置在通孔208 (如果存在端板308、309则也配置在通孔310)内。第二保持元件与模块200 (以及可选地与端板308、309)对齐以使得它们维持相对于彼此的相对位置。
[0068]此外，根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，在实施所称发明时本领域技术人员可以理解和影响所公开实施例的变型，例如，在储能系统中模块的数量可超过两个，例如为4、5、6、7或8个等等。尽管描述为销-带帽螺栓，第二保持元件可采取其它形式，例如线的形式。此外，冷却温度单元202的数量或储能电池单元204的数量可能不同于此处描述的。例如，储能电池单元的数量可为2、3、4、5或更多个，并且冷却板单元的数量可能同样地高于此处描述的，只要储能电池单元的冷却效应充分即可。
[0069]权利要求中，单词“包括”不排除其它元件或步骤的存在，并且不定冠词“一个”不排除多个的存在。某些测量记载在互不相同的从属权利要求中的这个纯粹事实不意味着这些测量的组合是优选使用的。
【主权项】
1.一种储能模块(200)，其包括: 储能电池单元(204)； 沿纵向(206)与所述储能电池单元堆叠在一起的冷却板单元(202)，所述冷却板单元与所述储能电池单元热接触；以及 穿过所述每个储能电池单元和所述冷却板单元的通孔(208)配置的第一细长保持元件(210)，所述第一细长保持元件沿所述第一细长保持元件的伸长方向(209)具有通孔(212)，所述第一细长保持元件的所述通孔适于容纳第二保持元件(302)，所述第一细长保持元件包括尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸的第一端部(214)， 其中，所述第一细长保持元件包括变形的第二端部(216)，所述第二端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸，所述第一细长保持元件被配置为保持所述储能模块上沿所述纵向的压力以便保持所述热接触。2.根据权利要求1所述的储能模块，其中，所述变形端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的开口的尺寸，从而防止所述变形端部穿过所述储能模块的所述开口。3.根据前述权利要求任意一项所述的储能模块，其中，所述第一细长保持元件是管状的。4.一种储能系统(102，300)，其包括根据前述权利要求任意一项所述的两个储能模块，所述储能模块沿所述纵向堆叠；并且 穿过所述两个储能模块中每个的所述第一细长保持元件的所述通孔配置第二保持元件(302)，所述第二保持元件被配置为保持所述储能模块沿所述纵向的相对位置。5.根据权利要求4所述的储能系统，其中，所述第二保持元件被配置为沿所述纵向从所述储能模块的所述堆叠的第一端部延伸至第二端部。6.根据权利要求4或5任意一项所述的储能系统，进一步包括配置在所述堆叠的第一端部处的端板(308，309)，其中，所述第二保持元件配置为穿过所述端板的通孔，并且其中，所述第二保持元件被配置为经由所述端板对所述储能模块施加力。7.根据权利要求6所述的储能系统，进一步包括第二端板，所述第二端板配置在储能模块堆叠的相对于所述堆叠与所述第一端板相反的端部处。8.根据权利要求4-7任意一项所述的储能系统，其中，所述第二保持元件是销-螺栓。9.一种用于制造包括储能模块的储能系统的方法，该储能模块包括: 储能电池单元； 沿纵向与所述储能电池单元堆叠在一起的冷却板单元，所述冷却板单元与所述储能电池单元热接触； 其中，所述方法包括以下步骤: 沿所述纵向穿过储能电池单元和冷却板单元每一个的通孔配置(S402)第一细长保持元件，所述第一细长保持元件包括尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸的第一端部，所述第一细长保持元件具有沿所述第一细长保持元件的伸长方向的通孔， 沿所述纵向在所述储能模块上施加(S404)力，从而保持所述储能电池单元与所述冷却板单元之间的接触；并且.当施加所述力时，所述第一细长保持元件的第二端部变形(S406)以使得所述第二端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸，其中，通过所述第一细长保持元件的所述第一端部和第二端部保持所述储能电池单元与所述冷却板单元之间的所述接触。10.根据权利要求9所述的方法，其中，施加于所述储能模块的所述力也施加于所述第一细长保持元件以使得所述第一细长保持元件的所述第二端部变形。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变形是由所施加的力所致的所述第二端部的外周缘的扩大，所述周缘位于与所述第一细长保持元件的所述伸长方向垂直的截面平面内。12.根据权利要求9-11任意一项所述的方法，进一步包括以下步骤: 沿所述纵向堆叠(S408)两个储能模块；并且 穿过所述两个储能模块中每个的所述第一细长保持元件的所述通孔配置(S412)第二保持元件，所述第二保持元件被配置为沿所述纵向在所述储能模块上施加第二力以保持所述储能模块的相对位置。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括如下步骤: 在所述堆叠的第一端部处配置(S410)端板，以及 穿过所述端板的通孔配置所述第二保持元件，其中，所述第二保持元件被配置为经由所述端板对所述储能模块施加力。14.一种包括根据权利要求4-8任意一项所述储能系统的车辆(100)。
【专利摘要】本发明涉及一种储能模块(200)、包括这种模块的储能系统(300)和用于制造储能系统的方法。储能模块包括通过具有通孔(212)和两个变形端部(214,216)的第一保持元件(210)保持彼此热接触的储能电池单元(204)和冷却板单元(202)。在第一保持元件已经被配置为穿过储能电池单元和冷却板单元之后端部之一被变形。两个或更多模块可被堆叠在一起以形成储能系统。模块随后通过穿过所述第一保持元件的通孔配置的第二保持元件(302)被保持在一起。
【IPC分类】H01M10/6555, H01M10/6557, H01M2/10, H01M10/625, H01M10/613, B60L11/18
【公开号】CN105489795
【申请号】CN201510622049
【发明人】J·拉松
【申请人】沃尔沃汽车公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月25日
【公告号】EP3002802A1, US20160099490
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种储能t旲块、包括这种储能t旲块的储能系统以及相应的制造方法。
【背景技术】
[0002]电和混合动力车辆最近在全世界的道路上变得更司空见惯了。它们的共同点是它们全部要求巨大和强大的可充电储能例如电池组。在大多数这种电池中，若干电池元被堆叠在一起以形成足以为车辆提供能量从而例如行驶数十公里的电池电源。电池元在大多数情形下与共同框架或罩机械地固定在一起以形成便利地安装在车辆内的单个单元。此外，为驾驶电或混合能量提供充分动力的电池的尺寸相对较大，藉此电池元倾向于被紧密地包装从而减少电池的尺寸。
[0003]然而，当运行时，高能量的电池组也产生大量的热。因此，需要适宜的冷却系统将热量输送离开电池元以免电池元或电池的其它部分由于过热而损坏。热量例如可被穿过与电池元热接触的冷却系统的液体冷却剂输送远离电池元。可选地或额外地，可通过气冷系统获得冷却。
[0004]电池组典型地包括保持在一起的若干堆叠的电池元(battery cells)以形成单元。典型地，包括电池元和冷却系统的若干模块形成并随后安装在一起。所述安装不仅仅意味着将模块或电池元保持在一起，而是防止随后操作之后电池元的膨胀。
[0005]US 2012/0156537公开了电池组的一个示例。电池组具有与常见方向平行地堆叠的电池元。电池元的堆叠形成电池块并且被穿过堆叠配置的形为螺杆和螺母的张紧装置保持在一起。若干电池块由被配置穿过从电池块突出的突舌的通孔的螺栓机械地保持在一起。然而，这种配置包括相对较多的部件并且不能进一步充分地防止电池元膨胀同时保持电池元所需的冷却。
[0006]因此，期望提供带有更有效组件的储能装置而不损失能量储存的性能。
【发明内容】
[0007]考虑到以上所述，本发明的一个基本目的是提供改进的储能装置，其包括更少的零件并且比现有技术已知的更容易组装。
[0008]根据第一方面，它因此提供了一种储能模块，包括:
[0009]储能电池单元；
[0010]沿纵向与所述储能电池单元堆叠在一起的冷却板单元，所述冷却板单元与所述储能电池单元热接触；以及
[0011]穿过所述每个储能电池单元和所述冷却板单元的通孔配置的第一细长保持元件，所述第一细长保持元件沿所述第一细长保持元件的伸长方向具有通孔，所述第一细长保持元件的所述通孔适于容纳第二保持元件，所述第一细长保持元件包括具有尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸的第一端部，
[0012]其中所述第一细长保持元件包括变形的第二端部，第二端部具有的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的尺寸，所述第一细长保持元件被配置为保持所述储能模块上沿所述纵向的压力以便保持所述热接触。
[0013]根据本发明，第一细长保持元件可被配置为保持冷却板单元与储能电池单元之间充分的热接触。储能电池单元可包括用于储能以提供电能的储能电池。第一保持元件所穿过的通孔是冷却板单元和储能电池单元的透视孔。因此，储能电池单元和冷却板单元均可包括沿纵向的通孔。通孔是穿过储能电池单元的部分自然形成的，不是必须穿过包括储能电池自身的部分。因此，储能电池可保持原样。
[0014]冷却板可包括用于输送冷却介质(例如液体如水，或空气)的通道或管从而热量可被输送远离储能电池。
[0015]此外，第一保持元件的端部可使得它们比第一细长保持元件的相邻部分的尺寸更大。
[0016]本发明基于这种认识:通过使得穿过包括储能电池的模块的保持元件具有通孔，可能以更少数目的零件实现储能电池的预张力和包括这种储能电池的若干储能模块的装配。此外，应该了解到因此也有利于包括若干储能模块的储能系统的制造。例如，可穿过第一保持元件的通孔配置用于相对于彼此固定多个模块的第二保持元件。藉此，关于预张力并因此例如防止储能电池单元的膨胀以及关于将两个模块彼此固定，可使用储能电池单元和冷却板单元的相同通孔。因此，需要更少的零件以用于预拉紧和模块的固定。此外，更空间有效的(从而要求更小的空间)储能模块是可能的。
[0017]第一细长保持元件可沿纵向延伸储能模块的整个长度。此外，第一保持元件的通孔可沿纵向延伸穿过整个储能模块。
[0018]根据本发明的实施例，变形端部具有的尺寸可大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的开口的尺寸，因此可防止所述变形端部穿过所述储能模块的所述开口。因此，可防止第一保持元件穿过所述通孔的开口以使得第一保持元件的至少一部分突出到通孔外部。因此，储能模块的简化安装是可能的。例如，通过便于进出第一保持元件的端部，可使得冷却板单元与储能电池单元之间能够热接触。
[0019]第一细长保持元件可有利地为管状。因此，端部可更容易变形。此外，更对称的变形是可能的从而使得能够极大差异地形成第二保持元件。
[0020]根据本发明的第二方面，提供了包括根据第一方面的两个储能模块的储能系统，所述储能模块沿纵向堆叠；以及
[0021]穿过所述两个储能模块中每个的所述第一细长保持元件的所述通孔配置的第二保持元件，所述第二保持元件被配置为保持所述储能模块沿所述纵向的相对位置。
[0022]因此，第二保持元件沿纵向延伸穿过第一保持元件的通孔。因此，第一和第二保持元件可同轴地配置。此外，第一和第二保持元件的配置有利地能够使用第二保持元件组装和相对于彼此固定两个已预拉紧(通过第一保持元件)的模块。
[0023]要注意，预拉紧储能模块的数量可为两个以上，例如储能系统中可能包括4-8个模块。
[0024]储能系统可有利地配置为车辆例如电或混合小汽车或卡车中的储能系统。
[0025]第二保持元件可被配置为从储能模块的第一端部沿纵向延伸至第二端部。因此，第二保持元件沿纵向延伸穿过堆叠的整个长度。
[0026]根据本发明的实施例，可在堆叠的第一端部处配置端板，其中第二保持元件被配置为穿过端板的通孔，并且其中第二保持元件被配置为经由端板将力施加于储能模块。藉此，力可被更均匀地施加于储能电池单元或冷却板单元的表面上。此外，端板可为储能模块提供物理保护。
[0027]进一步有利地是将第二端板配置在储能模块堆叠的端部处，相对于堆叠与第一端板相对。
[0028]此外，第二保持元件优选为销-螺栓。
[0029]本发明该第二方面的其它效果和特征基本上类似于如上所述与本发明第一方面有关的那些。
[0030]根据本发明的第三方面，提供了用于制造包括储能模块的储能系统的方法，储能模块包括:
[0031]储能电池单元；
[0032]与储能电池单元沿纵向堆叠在一起的冷却板单元，冷却板单元与储能电池单元热接触；
[0033]其中所述方法包括如下步骤:
[0034]沿纵向穿过储能电池单元和冷却板单元中每个的通孔配置第一细长保持元件，第一细长保持元件包括尺寸大于储能电池单元或冷却板单元的通孔尺寸的第一端部，第一细长保持元件具有沿第一细长保持元件的伸长方向的通孔，
[0035]沿纵向在储能模块上施加力从而保持储能电池单元与冷却板单元之间的接触；并且
[0036]当施加力时，使得第一细长保持元件的第二端部变形从而所述第二端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸，其中通过所述第一细长保持元件的所述第一和第二端部保持所述储能电池单元与所述冷却板单元之间的所述接 触。
[0037]根据本发明的实施例，施加于储能模块的力也可被施加于第一细长保持元件从而使得第一细长保持元件的第二端部变形。
[0038]变形可为由施加力所致的第二端部外周缘的扩大，所述周缘在垂直于第一细长保持元件伸长方向的平面截面内。
[0039]根据本发明的实施例，所述方法进一步包括如下步骤:
[0040]沿纵向堆叠两个储能模块；并且
[0041]穿过两个储能模块中每个的第一细长保持元件的通孔配置第二保持元件，第二保持元件被配置为沿纵向在储能模块上施加第二力以保持储能模块的相对位置。
[0042]根据本发明的实施例，所述方法进一步包括如下步骤:
[0043]在堆叠的第一端部处配置端板，并且
[0044]穿过端板的通孔配置第二保持元件，其中第二保持元件被配置为经由端板将力施加于储能模块。
[0045]本发明该第三方面的其它效果和特征基本上类似于如上所述与本发明第一和第二方面有关的那些。
[0046]当研究所附权利要求和以下描述后，本发明的更多特征和优点将更为清楚。本领域技术人员认识到，本发明的不同特征可被组合以形成除了下文中所述的那些之外的实施例而不脱离本发明的范围。
【附图说明】
[0047]现在将参照示出本发明当前优选实施例的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中:
[0048]图1示出本发明实施例的示例应用；
[0049]图2a是本发明示例实施例的分解图；
[0050]图2b是图2a实施例的透视图；
[0051 ] 图3是本发明示例实施例的分解图；
[0052]图4a是示出根据本发明实施例的方法步骤的流程图；并且
[0053]图4b示意性地示出使得第一保持元件的端部变形。
【具体实施方式】
[0054]在以下描述中，主要参照配置在形为小汽车的电动车辆中用于蓄能的蓄能罩描述本发明。然而，本发明可应用于任何类型的电动车辆，例如卡车、铲车、小船等等。
[0055]图1示出包括储能系统102的电动车辆100。储能系统102被构造为提供操作电动车辆100的动力。电动车辆100被示为电动汽车，但任何其它车辆例如卡车或铲车是适宜的。该电动车辆的储能系统102包括根据本发明示例实施例的储能模块。
[0056]图2a示出根据本发明实施例的储能模块200的分解图。储能模块200包括储能电池单元204和冷却板单元202 (在该特定示例实施例中具有两个冷却板单元，均被编号为202)。冷却板单元202与储能电池单元204沿纵向206堆叠在一起。保持冷却板单元202与储能电池单元204热接触以便使储能电池单元204散热。储能电池单元204和冷却板单元202均具有沿纵向206的通孔208。在该特定示例实施例中，每个冷却板202和储能电池单元204具有四个通孔208，分别位于各个单元202、204的每个拐角内。储能模块200还包括第一细长保持元件210。在所示的示例实施例中，具有穿过每个通孔208配置的保持元件210。第一细长保持元件210被配置为维持储能模块200上沿纵向的压力从而在冷却板单元202与储能电池单元204之间获得良好的热接触。此外，第一保持元件210确保储能电池单元的充分预张力从而防止电池元膨胀。
[0057]此外，从第一保持元件210的放大图可清楚地看出，在第一细长保持元件210内沿保持元件210的伸长方向具有通孔212 (例如透视孔)。第一保持元件的通孔212适于容纳第二保持元件，这将参照图3进行说明。此外，第一保持元件210可有利地为管状。此外，第一细长保持元件具有平行于纵向209的伸长方向209。
[0058]第一细长保持元件210的第一端部214具有比至少一个储能电池单元204或冷却板单元202中至少一个的通孔208的尺寸更大的尺寸。在该特定示例中，第一细长保持元件210具有比冷却板单元202的通孔208更大的尺寸。因此，防止了第一细长保持元件210的第一端部214穿过冷却板单元202的通孔208。
[0059]此外，具有第一保持元件210的第二端部216’。可通过在第二端部216’上施加压力使得第二端部216’变形以获得例如管状第一保持元件210 (类似于所示的第一端部214)的“扩口(upset)”，也就是说，在变形之后，第二端部216可具有大于通孔208的开口尺寸的尺寸(例如直径)。第二端部216的变形使得沿第二端部216的周缘形成凸缘类型的变形。第二端部216的变形如图4b示意性地示出。组装的储能模块200如图2b所示，例如示出变形的第二端部216，其它附图标记对应于图2a的附图标记。使用保持元件的变形端部216，可避免用于实现储能电池单元204的预张力(因此防止膨胀)的额外部件。因此节省了储能电池单元204与冷却板单元202之间的空间。例如，可避免螺母或螺栓实现模块200的该目的。
[0060]在如图2a_b所示的上述示例实施例中，储能电池单元204可为带有支撑电池元自身的适宜框架的电池元。此外，带有两个端部214、216’的第一保持元件210可一体地形成。可选地，带有变形的第二端部216’的第一保持元件210可形成为单件并且第一端部可以其它方式实现(例如用螺母)。冷却板单元202可包括用于冷却剂例如液体或任何其它冷却介质流动的通道管。
[0061]图3示出根据本发明实施例的示例储能系统300。储能系统300包括如图2b所示的两个储能模块200。与图2a-b中的附图标记相比，类似的附图标记涉及图3中类似的元件。在图3中，两个储能模块200沿纵向206堆叠。为了维持模块200相对于彼此的相对位置，穿过两个储能模块200的每个第一保持元件210的通孔212配置第二保持元件302。当然，第二保持元件302也可配置为穿过储能电池单元204和冷却板单元202的通孔208。
[0062]在图3所示的示例储能系统中，第二保持元件302为带有螺纹304的销-螺栓形式。销-螺栓(从而第二保持元件302)沿纵向206从模块200堆叠的第一端部延伸至第二端部。销-螺栓被螺母306紧固以便固定模块200的相对位置。第二保持元件302的另一个示例是金属线。因此，本发明不局限于使用销-螺栓作为第二保持元件302。
[0063]此外，可具有配置在模块堆叠的端部处的端板308。端板308包括通孔310使得第二保持元件302可被插入穿过端板。这样，第二保持元件可被配置为经由端板将力施加于储能模块200以维持模块200的相对位置。此外，可具有配置在模块200堆叠沿纵向206相对于第一端板308位置的相反侧上的第二端板309。端板308、309有助于保持机械稳定的储能系统300。如图3所示，端板308、309与模块200堆叠在一起。还要注意，在储能模块被组装在一起之前，第二端部216变形从而形成储能模块200，如图2b所示。
[0064]图4a_b示出用于根据本发明实施例的制造示例储能系统300的方法步骤。从如图2a-b所示包括至少一个储能电池204单元和至少一个冷却板单元202的储能模块200开始，穿过储能电池单元204和冷却板单元202的通孔208配置S402第一保持元件210。如图2a-b所示，第一保持元件210包括大于前述通孔208的第一端部214。在随后的步骤S404中，力沿纵向206被施加于储能模块200上。这样，保持了储能电池单元204与冷却板单元202之间的接触。随后在步骤S406中，当施加力时，第二端部216’变形以使第二端部扩大从而 不能穿过储能电池单元204和/或冷却板单元202的通孔208。因此，通过第一细长保持兀件210的弟一?而部214和弟一而部216保持了储能电池单兀204与冷却板单兀202之间的接触(从而热接触)。例如，如图4b所示，通过沿第一保持元件210的纵向施加力400，第二端部216’可变形为变形的第二端部216。
[0065]在某些示例实施例中，第二端部216’在相同的步骤中变形，或至少通过将力施加于模块200的步骤中的相同的力施加工具而变形。换句话说，当通过施加力保持冷却板单元与储能电池单元之间的热接触时，第二端部216’在相同的步骤中变形。
[0066]类似于参照图2a_b所述的，第二端部的变形可为导致第二端部的外周缘扩大的变形，如图4a所示。由于节省了储能模块之间的空间，这种类型的变形(“扩口”变形)是有利的，并且消除了对用于将模块保持在一起的螺母的需要(即需要更少的零件)。此外，变形可为围绕第一保持元件端部的凸缘类型变形。
[0067]在另一步骤S408中，两个储能模块200沿纵向206堆叠。可选地，在步骤S410中，端板308、309沿纵向配置在堆叠的相反端部上。因此端板308、309也与模块200堆叠在一起。在随后的步骤S412中，第二保持元件302配置在通孔208 (如果存在端板308、309则也配置在通孔310)内。第二保持元件与模块200 (以及可选地与端板308、309)对齐以使得它们维持相对于彼此的相对位置。
[0068]此外，根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，在实施所称发明时本领域技术人员可以理解和影响所公开实施例的变型，例如，在储能系统中模块的数量可超过两个，例如为4、5、6、7或8个等等。尽管描述为销-带帽螺栓，第二保持元件可采取其它形式，例如线的形式。此外，冷却温度单元202的数量或储能电池单元204的数量可能不同于此处描述的。例如，储能电池单元的数量可为2、3、4、5或更多个，并且冷却板单元的数量可能同样地高于此处描述的，只要储能电池单元的冷却效应充分即可。
[0069]权利要求中，单词“包括”不排除其它元件或步骤的存在，并且不定冠词“一个”不排除多个的存在。某些测量记载在互不相同的从属权利要求中的这个纯粹事实不意味着这些测量的组合是优选使用的。
【主权项】
1.一种储能模块(200)，其包括: 储能电池单元(204)； 沿纵向(206)与所述储能电池单元堆叠在一起的冷却板单元(202)，所述冷却板单元与所述储能电池单元热接触；以及 穿过所述每个储能电池单元和所述冷却板单元的通孔(208)配置的第一细长保持元件(210)，所述第一细长保持元件沿所述第一细长保持元件的伸长方向(209)具有通孔(212)，所述第一细长保持元件的所述通孔适于容纳第二保持元件(302)，所述第一细长保持元件包括尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸的第一端部(214)， 其中，所述第一细长保持元件包括变形的第二端部(216)，所述第二端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸，所述第一细长保持元件被配置为保持所述储能模块上沿所述纵向的压力以便保持所述热接触。2.根据权利要求1所述的储能模块，其中，所述变形端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的开口的尺寸，从而防止所述变形端部穿过所述储能模块的所述开口。3.根据前述权利要求任意一项所述的储能模块，其中，所述第一细长保持元件是管状的。4.一种储能系统(102，300)，其包括根据前述权利要求任意一项所述的两个储能模块，所述储能模块沿所述纵向堆叠；并且 穿过所述两个储能模块中每个的所述第一细长保持元件的所述通孔配置第二保持元件(302)，所述第二保持元件被配置为保持所述储能模块沿所述纵向的相对位置。5.根据权利要求4所述的储能系统，其中，所述第二保持元件被配置为沿所述纵向从所述储能模块的所述堆叠的第一端部延伸至第二端部。6.根据权利要求4或5任意一项所述的储能系统，进一步包括配置在所述堆叠的第一端部处的端板(308，309)，其中，所述第二保持元件配置为穿过所述端板的通孔，并且其中，所述第二保持元件被配置为经由所述端板对所述储能模块施加力。7.根据权利要求6所述的储能系统，进一步包括第二端板，所述第二端板配置在储能模块堆叠的相对于所述堆叠与所述第一端板相反的端部处。8.根据权利要求4-7任意一项所述的储能系统，其中，所述第二保持元件是销-螺栓。9.一种用于制造包括储能模块的储能系统的方法，该储能模块包括: 储能电池单元； 沿纵向与所述储能电池单元堆叠在一起的冷却板单元，所述冷却板单元与所述储能电池单元热接触； 其中，所述方法包括以下步骤: 沿所述纵向穿过储能电池单元和冷却板单元每一个的通孔配置(S402)第一细长保持元件，所述第一细长保持元件包括尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸的第一端部，所述第一细长保持元件具有沿所述第一细长保持元件的伸长方向的通孔， 沿所述纵向在所述储能模块上施加(S404)力，从而保持所述储能电池单元与所述冷却板单元之间的接触；并且.当施加所述力时，所述第一细长保持元件的第二端部变形(S406)以使得所述第二端部的尺寸大于所述储能电池单元或所述冷却板单元的所述通孔的尺寸，其中，通过所述第一细长保持元件的所述第一端部和第二端部保持所述储能电池单元与所述冷却板单元之间的所述接触。10.根据权利要求9所述的方法，其中，施加于所述储能模块的所述力也施加于所述第一细长保持元件以使得所述第一细长保持元件的所述第二端部变形。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变形是由所施加的力所致的所述第二端部的外周缘的扩大，所述周缘位于与所述第一细长保持元件的所述伸长方向垂直的截面平面内。12.根据权利要求9-11任意一项所述的方法，进一步包括以下步骤: 沿所述纵向堆叠(S408)两个储能模块；并且 穿过所述两个储能模块中每个的所述第一细长保持元件的所述通孔配置(S412)第二保持元件，所述第二保持元件被配置为沿所述纵向在所述储能模块上施加第二力以保持所述储能模块的相对位置。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括如下步骤: 在所述堆叠的第一端部处配置(S410)端板，以及 穿过所述端板的通孔配置所述第二保持元件，其中，所述第二保持元件被配置为经由所述端板对所述储能模块施加力。14.一种包括根据权利要求4-8任意一项所述储能系统的车辆(100)。
【专利摘要】本发明涉及一种储能模块(200)、包括这种模块的储能系统(300)和用于制造储能系统的方法。储能模块包括通过具有通孔(212)和两个变形端部(214,216)的第一保持元件(210)保持彼此热接触的储能电池单元(204)和冷却板单元(202)。在第一保持元件已经被配置为穿过储能电池单元和冷却板单元之后端部之一被变形。两个或更多模块可被堆叠在一起以形成储能系统。模块随后通过穿过所述第一保持元件的通孔配置的第二保持元件(302)被保持在一起。
【IPC分类】H01M10/6555, H01M10/6557, H01M2/10, H01M10/625, H01M10/613, B60L11/18
【公开号】CN105489795
【申请号】CN201510622049
【发明人】J·拉松
【申请人】沃尔沃汽车公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月25日
【公告号】EP3002802A1, US20160099490
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